關(guān)于石油管道腐蝕問題及其防護對策的研究

趙喜

[摘 要]石油作為當今世界的重要戰(zhàn)略能源，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中扮演著極其重要的角色，如何安全運輸 石油已成為社會各界普遍關(guān)注的問題。管道運輸由于成本低收益高的特點被作為石油運輸?shù)闹饕绞剑?接影響著石油運輸?shù)陌踩浴５枪艿罆蚴褂闷谙薜难娱L而產(chǎn)生很多問題，較為常見且又較為嚴重的問 題就是管道腐蝕，這是一個長期現(xiàn)象。因此，為了確保安全運輸石油，應當加強對石油管道工程的建設(shè)。 對影響石油管道腐蝕的各種因素加以分析，針對各種腐蝕的成因總結(jié)探索出在日常工作中的管道防護措 施，才能有效控制石油管道的腐蝕，延長使用壽命，促進石油管道工程建設(shè)的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]管道；腐蝕；防腐措施

中圖分類號：TE988.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0111-02

能源市場的需求擴大無疑推動了管道運輸業(yè)的發(fā)展，國 際性大型供氣系統(tǒng)和輸油管網(wǎng)應運而生。但由于地下水和土 壤里酸堿鹽的反應會威脅石油運輸管道的安全，管道腐蝕不 可避免。防腐層的損壞腐蝕不僅會使油氣管線穿孔從而造成 油氣耗損，還會加重維修負擔造成人力資源的浪費。我國石 油管道使用期短、易發(fā)生腐蝕的問題已逐漸引起各界重視。 因此，為避免管道腐蝕造成各種安全事故，研究石油管道腐 蝕問題及其防護對策具有一定現(xiàn)實意義。

1 石油管道腐蝕的原理

石油管道材料一般都是金屬材質(zhì)，因電化學規(guī)律發(fā)生腐 蝕屬于自然現(xiàn)象。一般形成腐蝕的條件有三點：第一，有存在電勢差的陰陽兩極；第二，一個導電回路連接陰極和陽極； 第三，這兩極處在導電介質(zhì)中。由于電流會從陽極向陰極流 動，陽極表面的金屬原子隨即脫落成為正電離子進入電解 液，所以金屬在電解液中會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。對于不同類型的 金屬材料，其金屬流失量也會有所差異。管道腐蝕會影響管 道的使用，對石油運輸安全造成嚴重威脅。金屬管道表面腐 蝕坑的形成會令管壁變薄，內(nèi)部壓力的產(chǎn)生使管道鼓包，嚴 重時會導致爆管。有時管材脫碳，破壞了管道腐蝕處的金相 組織，管壁在沒有減薄的情況下也會爆裂。

2 石油管道腐蝕的原因

我國石油管道大多采用的是金屬材料，鋪設(shè)方式一般選 用架空或深埋的方式，受其材質(zhì)和鋪設(shè)方式的限制，必然會 存在腐蝕問題。

2.1管道材質(zhì)的選擇

由于石油管道所采用的金屬材質(zhì)中含有大量的S和P， 極易造成管道的腐蝕。此時，金屬管道與周圍的各種介質(zhì)接 觸隨即發(fā)生化學或電化學變化，直接破壞金屬材料，造成管 道壁形成銹蝕。并且，通常在制造金屬管道時對管道表面的 處理十分隨意，對管道的腐蝕也會造成影響。

2.2鋪設(shè)環(huán)境的影響

我國多采取深埋的方式鋪設(shè)石油管道。管道基本都被埋 在土壤中，而土壤是由多種元素組成的含有大量縫隙的膠質(zhì) 體，空氣和水填充在縫隙中，水中含有的鹽分所帶離子具有 導電性，長期埋在土壤中的金屬會與之發(fā)生電化學反應從而 形成腐蝕。另外土壤還原電位、電阻率、酸度都會影響到管 道的腐蝕程度。

2.3周圍溫度和其他介質(zhì)

無論是架空還是深埋的石油管道，都會因周圍溫度或介 質(zhì)的物理變化而受到影響。在深埋管道中，若管道周邊土壤 的水分交替改變、受植物根系影響或地下水產(chǎn)生改變都將可 能引起管道腐蝕。隨著溫度的升高，管道腐蝕的速率會更快。 而溫度的高低和管道鋪設(shè)的深淺正相關(guān)。因此，在埋設(shè)管道 時，務必要確定好預埋深度，盡可能減緩管道的腐蝕速度。

2.4防腐措施不到位

管道腐蝕問題是不可避免的，因此需要采取合理措施進 行防腐以促使管道防腐蝕能力的提高。但由于實際生活中石 油開采技術(shù)存在局限，加之我國對石油管道防腐工作并不重 視，管道防腐措施實施不到位，所使用的防腐技術(shù)相對落后， 因而嚴重影響了我國石油管道防護工作的進程，阻礙了石油 管道工程的發(fā)展。

3 石油管道腐蝕防護對策

3.1加入緩蝕劑

緩蝕劑是一種能在腐蝕介質(zhì)中抑制腐蝕過程、減緩腐蝕 速率的物質(zhì)，它對不同的介質(zhì)會有選擇性，具有一定的防腐 作用。因此在建設(shè)石油管道時，可以通過在一些特定管道加 入緩蝕劑的方法來控制管道的腐蝕程度，防止內(nèi)壁腐蝕。目 前，加入緩蝕劑這種方法成本相對低廉，但是實施時工藝相 對較為復雜，因而會對工程生產(chǎn)造成較大的影響。所以，在 進行石油管道防護時，一般不能單一使用緩蝕劑，由多種金 屬構(gòu)成的石油管道需要配合使用不同種類的緩蝕劑來達到 防腐的目的。

3.2使用非金屬管道

目前，中東許多地區(qū)的輸油管道使用的都是玻璃鋼管道， 而我國僅有極少數(shù)地方使用玻璃鋼，并未廣泛使用。玻璃鋼 管道不僅雙面防腐、質(zhì)輕耐磨，而且不易結(jié)垢積砂，流體阻 力也非常小。在安裝過程中，維護的工作量較小，具有較長 的使用壽命，對水源也不會造成污染。其缺點是抗破壞力差、 機械強度較弱、修復時間比較長，但總體而言綜合效益優(yōu)于 鋼質(zhì)材料，能夠使管道使用期限得到有效延長。由于塑料管 材抗腐蝕性強，開發(fā)塑料材料管道也可以實現(xiàn)環(huán)保，它作為 新型石油管材具有很廣的發(fā)展前途。以聚丙烯或高度聚乙烯 為基料的鋼骨架復合管也是不錯的選擇，它兼具塑料管與鋼 管兩者的優(yōu)點，雙面防腐且內(nèi)壁光滑，管道強度高、耐磨抗 壓性強、絕熱性能好，尤其是接頭不會滲漏，操作相當方便。

3.3加強涂層防護

在管道內(nèi)壁加強涂層防護是預防石油管道腐蝕的重要 措施之一。對于不同功能和不同輸送介質(zhì)的管道應當合理選 擇不同種類的防腐涂料。防腐涂料主要涂在管道內(nèi)壁，用以 阻絕金屬和輸送介質(zhì)所造成的腐蝕，使內(nèi)壁保持光滑，減 小水力阻力，防止管道內(nèi)壁沉淀物的形成。在鋪設(shè)埋地管道 及海底管道時，必須對管道使用有機或無機防腐蝕涂層。熔 結(jié)環(huán)氧粉末涂層、3層PE結(jié)構(gòu)、煤焦油瓷漆等是現(xiàn)在國內(nèi) 外比較常用的防腐蝕涂層。熔結(jié)環(huán)氧粉末物理化學性能較 好，適用溫度范圍較寬泛，與鋼管結(jié)合后溫度越高固化性能越好，而且耐酸堿腐蝕，能夠在各種惡劣環(huán)境下使用。但是 抗紫外線和抗劃傷能力較弱。3層PE結(jié)構(gòu)防護是熔結(jié)環(huán)氧 粉末和高密度聚乙烯包覆二者優(yōu)勢的結(jié)合，具有高密度聚乙 烯耐損傷和環(huán)氧粉末固化性能好的優(yōu)點，國內(nèi)的大型石油管 道工程基本首選3層PE涂層。煤焦油瓷漆吸水率低、價格 實惠、耐細菌腐蝕、絕緣性好、使用壽命長，但機械強度較 弱，低溫狀態(tài)容易變脆，且所處的溫度范圍很小。

3.4采用陰極保護

陰極保護在目前使用較為廣泛。它依據(jù)腐蝕中的電化學 原理，是一種通過給金屬增加負電流使金屬陰極化后抑制腐 蝕發(fā)展的電化學保護技術(shù)。石油管道腐蝕基本都屬電化學腐 蝕，油氣自身的氧化物質(zhì)會與金屬產(chǎn)生化學反應，造成管道 內(nèi)壁腐蝕。因此可以采用陰極保護方法控制管道的腐蝕。陰 極保護包括犧牲陽極法和強制電流保護法。犧牲陽極法使被 保護的金屬與可提供保護電流的金屬相連，被保護金屬被陰 極化從而減緩腐蝕速度。強制電流保護法相連的是外加電源 的負極。但由于受到現(xiàn)場環(huán)境的影響，而且操作相對復雜， 作業(yè)成本比較高，因此在實踐中，國內(nèi)對大口徑長運輸管道 多采用強制電流保護法，輔之以犧牲陽極法。比如管道進出 口在一些工藝站場可以安裝電絕緣裝置；在有大型河流穿過 的兩河岸通過分別安裝鋅合金來犧牲陽極。生活中將涂層防 護和陰極保護結(jié)合使用也是一種既經(jīng)濟又有效的防腐措施。

3.5加強管道工程質(zhì)量檢測

一方面要結(jié)合外部環(huán)境對管道材料進行合理選擇，另一 方面更要加強對石油管道防腐理論及技術(shù)的研究，加強對石 油管道工程質(zhì)量的檢測。石油管道的防腐工作與整個石油工 程的安全運輸密切相關(guān)，它更關(guān)系到人們生命與財產(chǎn)安全， 關(guān)系到整個社會的經(jīng)濟發(fā)展。因此，需要建立專門的管道腐 蝕防護研究中心，加強對管道防腐監(jiān)督工作的投入，通過建 立石油管道腐蝕質(zhì)量防護評估體系，對每一項指標進行檢 測，對管道工程的質(zhì)量加以控制，準確掌握石油管道的地質(zhì) 情況和周圍的環(huán)境條件，從而減少因管道腐蝕而對工程質(zhì)量 造成的不利影響。該防護系統(tǒng)同時也能起到監(jiān)督檢測的作 用，通過定期監(jiān)測管道工程建設(shè)中的土壤以及防腐涂層的情 況，從而達到管道防腐的目的。

3.6對重點部位進行重點防護

造成石油管道腐蝕的原因多種多樣，不同的環(huán)境條件會 對管道的不同部位造成不同的影響，因此需要在復雜環(huán)境中 針對管道的重點部位進行重點防護。管道腐蝕環(huán)境的復雜性 要求我們區(qū)別對待問題，從而加強對管道腐蝕重點部位的分 析和防護工作。比如，像彎頭這類重要的部位需要進行經(jīng)常性噴鈾。對管道重點部位進行防護能夠有 效減輕管道局部的腐蝕，從而令自然腐蝕穿孔的概率大幅度 減小。管道施工需要針對性進行防腐工作，這樣才能使防腐 技術(shù)充分發(fā)揮作用，才能保證石油運輸?shù)陌踩c穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油管道工程建設(shè)和防護問題備 受重視，石油管道運輸?shù)陌踩P(guān)系到人們的生命安全，也影 響著整個石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，為了推動整個石油管道事 業(yè)的快速發(fā)展，必須要加強管道防腐工作，采用新型材料， 掌握先進技術(shù)，建立起管道質(zhì)量防護評估體系，促使管道防 腐性能的提高，不斷完善管道管理機制。

參考文獻

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